Question

如图所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙的地面上，气缸内部封有一定质量的气体．已知气缸质量为10kg，缸壁厚

如图所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙的地面上，气缸内部封有一定质量的气体．已知气缸质量为10kg，缸壁厚度不计，活塞质量为5kg，其横截面积为50cm2，所有摩擦不计．当缸内气体温度为27℃时，活塞刚好与地面相接触，但对地面无压力．求：（1）此时封闭气体压强？（2）现使缸内气体温度升高，当气缸恰对地面无压力时，缸内气体温度为多少？（已知大气压强为p0=1.0×105Pa）

Answer 1

（1）T₁=300 K…①
时活塞对地面无压力对活塞：P₁S+mg=P₀S
即：P1＝P0?

mg

s

＝0.9×105Pa …②
（2）当温度升为T₂时气缸对地面无压力，
对气缸：P₂S=P₀S+Mg           
即：P₂=P0+

Mg

S

=1.2×10⁵P_a…③
对缸内气体：等容变化，由查理定律得：

P2

T2

＝

P1

T1

…④
①②③④联立求解得：T₂=400K   即：t₂=127℃
答：（1）活塞对地面无压力时气体压强为0.9×10⁵Pa；
（2）气缸恰对地面无压力时，气体的温度为127℃